(57)【要約】【課題】軸受７の内輪部７ｂが中空のシャフト４に摺接する内周面側に放熱用の環状溝２５を形成することで、内輪部７ｂの高温度上昇を防ぐことができるエンジン始動用のスタータ１を提供する。【解決手段】軸受７は、内輪部７ｂがシャフト４の外周部に対して軸方向に摺動可能となるように嵌合されている。内輪部７ｂのシャフト４に摺動する内周面側に、軸受７の回転軸と同心的、かつ周方向に位置する放熱用の環状溝２５を形成している。エンジン始動時に、転動ボール７ｃと軸受７の内輪部７ｂとの間に発生する摩擦熱、ならびにエンジン始動完了時にシャフト４と軸受７の内輪部７ｂに生じる摩擦熱は、環状溝２５により外部への放出が促され、内輪部７ｂの高温度上昇を防いでシャフト４の円滑な摺動変位を保持し、良好なスタータ１の始動が維持される。【選択図】図２
2006283588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの始動時に回転力を発生して前記エンジンのリングギアに伝達する始動モータと、
この始動モータの回転が減速機構を介して伝えられる出力軸と、
この出力軸を軸方向に対して移動自在に係合し、前記出力軸の回転が伝達される一方向クラッチの中空のシャフトと、
前記一方向クラッチよりも軸方向に沿って前記リングギア側に軸受を配置し、この軸受を介して前記シャフトを軸支するハウジングと、
前記軸受よりも前記リングギア側に突出し、前記シャフトの先端部に係合されたピニオンとを備え、
エンジンの始動時に前記出力軸に対して前記一方向クラッチとともに、前記シャフトを軸方向に移動させて前記ピニオンを前記リングギアに噛合わせるエンジン始動用のスタータであって、
前記軸受は、外輪部と内輪部との間に転動体を挟む転がり軸受であり、前記外輪部が前記ハウジングの内周部に嵌合されるとともに、前記内輪部が前記シャフトの外周部に対して軸方向に摺動可能となるように嵌合され、
前記内輪部の前記シャフトに摺動する内周面側に、前記軸受の回転軸と同心的、かつ周方向に放熱用の環状溝を形成したことを特徴とするエンジン始動用のスタータ。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジン始動用のスタータにおいて、前記環状溝は、前記内輪部の幅方向の略中央に位置することを特徴とするエンジン始動用のスタータ。
【請求項３】
請求項１に記載のエンジン始動用のスタータにおいて、前記環状溝は、前記内輪部の前記内周面側に複数個配置したことを特徴とするエンジン始動用のスタータ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載のエンジン始動用のスタータにおいて、前記環状溝の幅寸法および深さ寸法は、双方とも前記転動体の直径寸法よりも小さく設定されていることを特徴とするエンジン始動用のスタータ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載のエンジン始動用のスタータにおいて、前記環状溝は断面略半円状に形成されていることを特徴とするエンジン始動用のスタータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リングギア側のピニオンと始動モータ側の一方向クラッチの間に軸受を配置した片持ちタイプのエンジン始動用のスタータに係り、とりわけ軸受に生ずる摩擦熱を放出できるように改良したエンジン始動用のスタータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジン始動用のスタータでは、燃費向上の要求や排ガス規制のため、エンジンに付属する吸気管や触媒管が大型化する上に補機類などの付属部品が増加している。これにより、スタータの取付けスペースが制限され、両軸受間にピニオンを配置した両持ちタイプのスタータでは、ピニオンよりもエンジン側に軸受を有するハウジングノーズ部がエンジンブロックに干渉してスタータの搭載が困難になる。このため、軸受をピニオンよりもエンジン側から遠ざけて配置した片持ちタイプのスタータが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１８０９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
片持ちタイプのスタータでは、エンジン始動時に中空のシャフトが始動モータ側から軸方向に離間し、ピニオンがエンジン側のリングギアに噛合って駆動力を伝達する。この際、シャフトを保持する軸受は、転がり軸受を使用しており、シャフトを介して径方向の片持ち荷重を受ける。このため、シャフトと転がり軸受の内輪部とは、片持ち荷重により押圧されて共回りを起こすと考えられる。
【０００４】
一方、エンジン始動完了後、ピニオンは、シャフトの摺動変位により始動モータの近接方向に戻り、リングギアから離脱し、惰性回転を伴いながら停止する。この際、シャフトと転がり軸受の内輪部との間には片持ち荷重が加わらないため、ピニオンがリングギアから離脱してから惰性回転が停止するまでは、シャフトは、転がり軸受の内輪部に対して相対的に回転すると考えられる。
【０００５】
エンジンの始動時は、転がり軸受の内輪部と転動ボールとの間に摩擦熱が発生し、エンジン始動完了後は、シャフトと転がり軸受の内輪部との間に摩擦熱が生じるので、とりわけスタータが高温状態で過度に使用された場合、シャフトに摺接する転がり軸受における内輪部の内周面はかなりの高温に達すると予測される。
【０００６】
このため、シャフトと転がり軸受の内輪部との間に塗布された潤滑用のグリースが蒸発により散逸し、転がり軸受の内輪部に施した鍍金が摩擦熱により溶融することも考えられる。溶融した鍍金は、スタータの始動完了に伴って冷却されると、シャフトと転がり軸受の内輪部とを固着し、次回のエンジン始動時にシャフトの良好な摺動変位を妨げる原因となり、場合によってはスタータが作動し難くなる虞がある。
【０００７】
この発明の目的は、軸受の内輪部がシャフトに摺接する内周面側に放熱用の環状溝を形成することにより、内輪部の高温度上昇を防ぎ、鍍金の溶融に起因するシャフトに対する固着などの不具合をなくしてシャフトの円滑な摺動変位を保持し、初期の良好な作動状態を長期にわたって維持できるエンジン始動用のスタータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明におけるエンジン始動用のスタータは、エンジンの始動時に回転力を発生してエンジンのリングギアに伝達する始動モータと、この始動モータの回転が減速機構を介して伝えられる出力軸と、この出力軸を軸方向に対して移動自在に係合し、出力軸の回転が伝達される一方向クラッチの中空のシャフトとを備えている。
軸受は、一方向クラッチよりも軸方向に沿ってリングギア側に配置されている。ハウジングは、軸受を介してシャフトを軸支し、ピニオンは軸受よりもリングギア側に突出してシャフトの先端部に係合されている。エンジンの始動時、出力軸に対して一方向クラッチとともに、シャフトを軸方向に移動させてピニオンをリングギアに噛合わせる。
軸受は、外輪部と内輪部との間に転動体を挟む転がり軸受であり、外輪部がハウジングの内周部に嵌合されるとともに、内輪部がシャフトの外周部に対して軸方向に摺動可能となるように嵌合されている。内輪部のシャフトに摺動する内周面側に、軸受の回転軸と同心的、かつ周方向に放熱用の環状溝を形成している。
【０００９】
このため、エンジン始動時に転動体と軸受の内輪部との間に発生する摩擦熱、ならびにエンジン始動完了時にシャフトと軸受の内輪部に生じる摩擦熱は、環状溝により外部への放出が促され、内輪部の高温度上昇を防ぎ、鍍金の溶融に起因するシャフトに対する固着などの不具合をなくしてシャフトの円滑な摺動変位を保持し、初期の良好な作動状態が長期にわたって維持されるようになる。
環状溝は、軸受の回転軸と同心的で周方向に位置し、摩擦熱の発生箇所に沿っているので、摩擦熱の放出効率が向上して内輪部の高温度上昇を防ぐ上で効果的である。
【００１０】
請求項２の発明における環状溝は、内輪部の幅方向の略中央に位置している。一般に、転がり軸受の内輪部における外周面に形成された転動体用の摺動溝は、内輪部の幅方向の中央に位置している。このため、内輪部の幅方向の中央は、厚みが最も小さい箇所で、転動体が直接摺動して発生した摩擦熱を最も多く、かつ速く伝える位置となる。このため、環状溝を内輪部の幅方向の略中央に位置させることは、摩擦熱の放出効果の向上を意味し、内輪部の高温度上昇を効率的に防ぐことに繋がる。
【００１１】
請求項３の発明における環状溝は、内輪部の内周面側に複数個配置している。このため、エンジン始動時に転動体と軸受の内輪部との間に発生する摩擦熱、ならびにエンジン始動完了時にシャフトと軸受の内輪部に生じる摩擦熱は、複数個の環状溝により分散されて外部に放出される。これにより、摩擦熱の放出効率が上昇し、内輪部の高温度上昇を防いでシャフトの円滑な摺動変位を保持する上で有利である。
【００１２】
請求項４の発明における環状溝の幅寸法および深さ寸法は、双方とも転動体の直径寸法よりも小さく設定されている。このため、軸受の所定の強度と面積を保持しながら、摩擦熱を放出することができて好ましいものである。
一般に、軸受は、エンジン始動時にシャフトから径方向の片持ち荷重を受けるため、所定の強度と面積を有することが要求されるが、市場の需要動向を考えると軸受の小型化をも避けることができず、環状溝の大きさも制限的に考慮して転動体の直径寸法よりも小さくする必要がある。
【００１３】
請求項５の発明における環状溝は断面略半円状に形成されている。環状溝を断面略半円状にすることにより、環状溝の内表面積を大きく確保しながら内輪部の欠損部分を少なくできる点で、軸受に必要な強度を保持しながら摩擦熱の放出効率を大きくできて有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明のエンジン始動用のスタータにおいて、軸受は、外輪部と内輪部との間に転動体を挟む転がり軸受であり、外輪部がハウジングの内周部に嵌合されるとともに、内輪部がシャフトの外周部に対して軸方向に摺動可能となるように嵌合されている。内輪部のシャフトに摺動する内周面側に、軸受の回転軸と同心的、かつ周方向に位置する放熱用の環状溝を形成している。これにより、エンジン始動時に転動体と軸受の内輪部との間に発生する摩擦熱、ならびにエンジン始動完了時にシャフトと軸受の内輪部に生じる摩擦熱は、環状溝により外部への放出が促され、内輪部の高温度上昇を防いでシャフトの円滑な摺動を保持し、初期の良好な作動状態が長期にわたって維持されるようになる。
【実施例１】
【００１５】
この発明の実施例１を図１および図２に基づいて説明する。
この実施例１におけるエンジン始動用のスタータ１は、図１に示すように、片持ちタイプのスタータを構成し、回転力を発生させる始動モータ２と、この始動モータ２の回転を減速する遊星歯車減速装置Ｔと、この遊星歯車減速装置Ｔを介して始動モータ２の回転力が伝達される出力軸３を有する。さらに、スタータ１には、出力軸３に対して、軸方向に移動自在に係合する中空のシャフト４が設けられ、このシャフト４に対してエンジンのリングギア２４側である先端部に係合されるピニオン５と、出力軸３の回転をシャフト４に伝達する一方向クラッチ６との間にリングギア２４側の軸受７を転がり軸受として配置し、この軸受７を介してシャフト４を支持するハウジング８を有している。
【００１６】
始動モータ２は、直流電動機であり、図示しないキースイッチにより、マグネットクラッチ９に内蔵された接点が閉じられてアーマチャ（図示せず）が通電されて回転する。マグネットクラッチ９は、軸方向に変位可能に設けられた周知のプランジャと、このプランジャを吸引力により変位させるコイル（いずれも図示せず）とを具備し、プランジャの移動に伴ってマグネットクラッチ９の接点を開閉するとともに、吸引力がレバー１０を介して一方向クラッチ６に伝えられる。
【００１７】
遊星歯車減速装置Ｔは、アーマチャの回転軸１１に設けられたサンギア１２、このサンギア１２と噛合う遊星ギア１３、この遊星ギア１３に噛合するインターナルギア１４を有し、遊星ギア１３の公転運動がキャリア１５を介して出力軸３に伝達される。遊星ギア１３は、キャリア１５に圧入されたキャリアピン１６に対してベアリング１７を介して回転可能に支持されている。インターナルギア１４は、遊星ギア１３が内接する内歯歯車であり、例えば始動モータ２のヨーク２ａを延長して設けたセンターケース１８に対して回転規制され、かつベアリング１９を介して出力軸３を回転可能に支持している。
【００１８】
出力軸３は、アーマチャの回転軸１１と同軸上に配置され、後端部にキャリア１５が一体に設けられている。出力軸３には、一方向クラッチ６を結合するヘリカルスプライン３ａが設けられ、このヘリカルスプライン３ａの図示左方である先端部に、一方向クラッチ６の軸方向の前方変位を規制するストッパ部２０を形成している。シャフト４は、先端部にピニオン５を結合する軸部４ａを有し、この軸部４ａより後方側が円筒状に形成され、出力軸３の外周部にメタル軸受２１を介して嵌合している。
【００１９】
ピニオン５は、軸受７よりもリングギア２４側に突出するシャフト４の先端部である軸部４ａにスプライン５ａにより結合され、軸部４ａの先端に装着される止め輪２２により軸方向の移動が規制されている。一方向クラッチ６は、ヘリカルスプライン３ａを介して出力軸３の回転が伝達されるアウタ６ａとシャフト４の円筒部と一体に設けられたインナ６ｂと、アウタ６ａの回転をインナ６ｂに伝達するローラ６ｃを有している。
【００２０】
一方向クラッチ６は、エンジンの始動時、出力軸３の回転をシャフト４に伝達するとともに、エンジンが始動してシャフト４の回転速度が出力軸３の回転速度を上回ると、出力軸３とシャフト４との間の動力伝達を遮断してアーマチャのオーバーランを防止している。
【００２１】
ハウジング８は、軸受７を介してシャフト４を回転可能、かつ軸方向に摺動変位可能に支持している。軸受７を有するハウジング８の前端部は、軸受７の前方側に回り込む前端壁８ａを有し、この前端壁８ａと軸受７との間にシール部材２３を装着している。
【００２２】
軸受７は、図２の（ａ）に示す如く、外輪部７ａと内輪部７ｂとの間に、転動体としての転動ボール７ｃを挟む転がり軸受であり、外輪部７ａがハウジング８の内周部に嵌合されるとともに、内輪部７ｂがシャフト４の外周部に対して軸方向に摺動可能となるように嵌合されている。内輪部７ｂのシャフト４に摺動する内周面側に、軸受７の回転軸と同心的、かつ周方向に放熱用の環状溝２５を断面略半円状に形成し、内輪部７ｂの幅方向の略中央に位置させている。
【００２３】
環状溝２５の幅寸法（Ｗ）および深さ寸法（Ｐ）は、図２の（ｂ）に示すように、双方とも転動ボール７ｃの直径寸法（Ｄ）よりも小さく設定されている。ここで、転動ボール７ｃが内輪部７ｂの摺動溝７ｄを転動する際、転動ボール７ｃと内輪部７ｂとで発生する内輪部７ｂの摩擦熱の分布は、図２の（ｃ）に示すようになる。この摩擦熱の分布は、摺動溝７ｄを中心部としてシャフト４の中央部に向かって凸となる曲線状をなし、内輪部７ｂで環状溝２５が形成された位置で最大の分布値となることが分かる。
【００２４】
上記構成において、キースイッチの操作により、マグネットクラッチ９を作動させると、プランジャの移動に伴ってレバー１０が支点１０ａを中心にして回動し、レバー１０が一方向クラッチ６を介して出力軸３を図示左方である前方に押し出す。これにより、一方向クラッチ６と一緒にシャフト４が出力軸３上を前方に摺動変位し、ピニオン５をリングギア２４に噛合わせる。
【００２５】
プランジャの移動に伴い、始動モータ２の接点が閉じられると、始動モータ２のアーマチャが通電されて回転を開始する。アーマチャの回転は、遊星歯車減速装置Ｔで減速されて出力軸３に伝わり、一方向クラッチ６を介してシャフト４に伝達され、ピニオン５と噛合うリングギア２４を回転させるクランキングを行う。
【００２６】
エンジンが始動すると、リングギア２４と噛合うピニオン５の回転速度が出力軸３の回転速度を上回るが、一方向クラッチ６により出力軸３とシャフト４との間の動力伝達を遮断してアーマチャのオーバランを防ぐ。
始動後にキースイッチを開放すると、マグネットクラッチ９のプランジャが待機位置に復帰することにより、レバー１０が一方向クラッチ６を介して出力軸３上を後方に引き戻される。
【００２７】
これに伴い、一方向クラッチ６と一緒にシャフト４が出力軸３上を後方に変位し、ピニオン５がリングギア２４から離脱して元の待機位置に戻る。プランジャの復帰変位により、始動モータ２の接点が開き、アーマチャに対する電流が止まってアーマチャの回転を停止する。
【００２８】
［実施例１の効果］
上記構成によると、エンジン始動時にシャフト４が始動モータ２側から離間する軸方向に摺動し、ピニオン５がエンジン側のリングギア２４に噛合って駆動力を伝達する。この際、シャフト４を保持する軸受７は、シャフト４を介して径方向の片持ち荷重を受ける。このため、シャフト４と軸受７の内輪部７ｂとは、片持ち荷重により押圧されて共回りを起こす。
【００２９】
エンジン始動完了後、ピニオン５は、シャフト４の摺動変位により始動モータ２の近接方向に戻り、リングギア２４から離脱後に惰性回転を伴いながら停止する。この際、シャフト４と軸受７の内輪部７ｂとの間には片持ち荷重が加わらないため、ピニオン５がリングギア２４から離脱して惰性回転が停止するまでは、シャフト４は、軸受７の内輪部７ｂに対して相対的に回転する。
【００３０】
エンジンの始動時は、軸受７の内輪部７ｂと転動ボール７ｃとの間に摩擦熱が発生し、エンジン始動完了後は、シャフト４と軸受７の内輪部７ｂとの間に摩擦熱が生じるので、とりわけスタータ１が高温状態で過度に使用された場合、シャフト４に摺接する軸受７における内輪部７ｂの内周面はかなりの高温に達すると考えられる。
【００３１】
この点、軸受７における内輪部７ｂの内周面側に環状溝２５を形成したので、エンジン始動時、転動ボール７ｃの転動変位に伴い転動ボール７ｃと内輪部７ｂとの間に発生する摩擦熱、ならびにエンジン始動完了時にシャフト４と内輪部７ｂに生じる摩擦熱は、環状溝２５により外部への放出が促される。
【００３２】
これにより、内輪部７ｂの高温度上昇を防ぎ、シャフト４と内輪部７ｂとの間に塗布された潤滑用のグリースが蒸発し難くなり、軸受７の内輪部７ｂに施した鍍金が摩擦熱により溶融する虞もなくなる。
【００３３】
このため、軸受７がスタータ１の始動完了に伴って冷却されても、シャフト４と軸受７の内輪部７ｂとが固着されることがなくなり、シャフト４の円滑な摺動変位を保持し、スタータ１の初期の良好な作動状態が長期にわたって維持される。
環状溝２５は、軸受７の回転軸と同心的で周方向に位置し、摩擦熱の発生箇所に沿っているので、摩擦熱の放出効率が向上して内輪部７ｂの高温度上昇を防ぐ上で効果的である。
【００３４】
一般に、軸受７の内輪部７ｂにおける外周面に形成された転動ボール７ｃ用の摺動溝７ｄは、内輪部７ｂの幅方向の中央に位置している。このため、内輪部７ｂの幅方向の中央は、厚みが最も小さい箇所で、転動ボール７ｃが摺動により発生した摩擦熱が最大の分布値となる位置である｛図２の（ｃ）参照｝。このため、環状溝２５を内輪部７ｂの幅方向の略中央に位置させることは、摩擦熱の放出効果の向上を意味し、内輪部７ｂの高温度上昇を効率的に防ぐことに繋がる。
【００３５】
軸受７の所定の強度と面積を保持しながら、摩擦熱を放出するためには、環状溝２５の幅寸法（Ｗ）および深さ寸法（Ｐ）を転動ボール７ｃの直径寸法よりも小さくすることが望ましいものである。この理由として、軸受７は、エンジン始動時にシャフト４から径方向の片持ち荷重を受けるため、所定の強度と面積を有することが要求されるが、市場の需要動向を考えると軸受７の小型化をも避けることができず、環状溝２５の大きさも制限的に考慮する必要があることが挙げられる。
【００３６】
また、環状溝２５を断面略半円状にすることにより、環状溝２５の内表面積を大きく確保しながら内輪部７ｂの欠損部分を少なくできる点で、軸受７に必要な強度を保持しながら摩擦熱の放出効率を大きくできて有利である。
【実施例２】
【００３７】
図３はこの発明の実施例２を示す。実施例２が実施例１と異なるところは、複数個（二個）の環状溝２５を内輪部７ｂの内周面側に所定の間隔で並列状態に配置したことである。このため、エンジン始動時に転動ボール７ｃと軸受７の内輪部７ｂとの間に発生する摩擦熱、ならびにエンジン始動完了時にシャフト４と軸受７の内輪部７ｂに生じる摩擦熱は、二個の環状溝２５により分散されて外部に放出される。
これにより、摩擦熱の放出効率が一段と向上し、内輪部７ｂの高温度上昇を防ぎ、鍍金の溶融に起因するシャフト４に対する固着などの不具合をなくしてシャフト４の円滑な摺動変位を維持する上で有利である。
【実施例３】
【００３８】
図４はこの発明の実施例３を示す。実施例３が実施例１と異なるところは、転動ボール７ｃに代わって、ローラ７ｅを設けたローラベアリングを構成し、環状溝２５を断面略台形状に形成したことである。このようにしても実施例１と同様な効果が得られる。
【００３９】
環状溝２５の断面形状は、略半円形や略台形に限らず、Ｕ字形、Ｖ字形、Ｗ字形、円弧状、三角形、四角形、五角形、六角形、七角形あるいは八角形以上の多角形でもよい。
環状溝２５の個数は、二個に限らず三個あるいは四個などの複数個でもよい。この場合、複数の環状溝２５の幅寸法（Ｗ）の合計値や深さ寸法（Ｐ）の合計値は、いずれも転動ボール７ｃの直径寸法（Ｄ）を上回らないように設定される。
【００４０】
［変形例］
遊星歯車減速装置Ｔに所定値を上回る過大なトルクが加わった場合、始動モータ２に対して、回転ディスクの滑りや弾性体の弾性変形などを利用して過大トルクを吸収緩和するための緩衝手段を設けてもよい。これにより、シャフト４から軸受７に加わる片持ち荷重を軽減できて軸受７の径小化に寄与することができる。
また、軸受７としては、転がり軸受に限らずニードルベアリングを適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】エンジンブロックに取付けた状態を一部断面で示すスタータの側面図である（実施例１）。
【図２】（ａ）はシャフトに取付けた軸受を示す拡大縦断面図、（ｂ）は軸受の拡大縦断面図、（ｃ）は摩擦熱の分布を説明するために示す軸受の拡大縦断面図である（実施例１）。
【図３】軸受の周辺部を示す拡大縦断面図である（実施例２）。
【図４】軸受の周辺部を示す拡大縦断面図である（実施例３）。
【符号の説明】
【００４２】
１    エンジン始動用のスタータ
２    始動モータ
３    出力軸
４    シャフト
５    ピニオン
６    一方向クラッチ
７    軸受（転がり軸受）
７ａ  外輪部
７ｂ  内輪部
７ｃ  転動ボール（転動体）
７ｅ  ローラ（転動体）
８    ハウジング
２４  リングギア
Ｔ    遊星歯車減速装置（減速装置）
Ｐ    深さ寸法
Ｗ    幅寸法
【図１】
2006283588.tif 000003
【図２】
2006283588.tif 000004
【図３】
2006283588.tif 000005
【図４】
2006283588.tif 000006